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As inovações tecnológicas para a produção e melhoria de produtos lácteos estão focadas em diversas áreas, desde a otimização dos processos de fabricação consolidados até o desenvolvimento de produtos inovadores. Logo, muitos estudos têm sido realizados visando a busca por melhorias em sua formulação e funcionalidade, seja para se obter resultado satisfatório do ponto de vista de incremento do produto final, como no custo de produção.
Essas inovações refletem na busca constante da indústria de laticínios por melhoria da qualidade, a segurança e a atratividade dos produtos, atendendo às tendências de mercado e às demandas dos consumidores por produtos mais saudáveis, sustentáveis e economicamente viáveis.
Enzimas consistem em um grupo de proteínas que possuem a capacidade de acelerar os processos bioquímicos. Por isso, são chamadas de biocatalisadores. São utilizadas em diversos setores da produção de alimentos, como panificação, bebidas, carnes e laticínios. Conforme apresentado na Figura 1, a ação das enzimas é específica, cada uma catalisa somente um tipo de reação (Vidal; Saran Netto, 2018).
Figura 1 – Complexo enzima- substrato.
Fonte: Clark; Douglas; Choi (2018).
No setor alimentício, as enzimas têm papel significante, podem atuar modificando matérias-primas e gerando produtos específicos, influenciar na composição, no processamento e no controle de deterioração dos alimentos. A alta demanda na indústria de alimentos se dá por inúmeros benefícios provenientes de sua utilização. Pode-se ressaltar o aumento da eficiência no que se refere a produtividade, pela aceleração da velocidade das reações químicas, melhoria dos atributos de textura, sabor e aparência dos alimentos, propriedades nutricionais e contribuição em ganho de rendimento de fabricação (Fernandes, 2010).
Para a aplicação de enzimas em escala industrial é essencial avaliar diversos fatores para garantir a eficiência e a viabilidade do processo, fatores como especificidade, estabilidade de armazenamento, disponibilidade e custos. Além desses, também deve ser determinado o potencial da enzima por meio do pH, temperatura, potencial iônico, tempo de reação e substrato (Monteiro; Silva, 2009). Considerando todos esses fatores, é possível otimizar o uso de enzimas em processos industriais, maximizando a eficiência e minimizando os custos.
Dentre as diversas enzimas utilizadas pela indústria de lácteos, destacam-se a fosfolipase e a transglutaminase que serão detalhadas a seguir.
Enzima fosfolipase aplicada ao leite
As enzimas fosfolipases desempenham um papel fundamental em diversas aplicações industriais, especialmente no setor alimentício. Suas propriedades como agentes emulsificantes e estabilizantes as tornam valiosas na produção de uma ampla variedade de produtos, como óleo vegetal, amido, ingredientes de panificação e em lácteos, queijos e manteigas (De Maria et al., 2007).
As enzimas possuem origem microbiana, e são sintetizadas por diferentes grupos de fungos como as espécies Aspergillus oryzae e Fusararium oxysporum. am por processos de beneficiamento e purificação para serem então utilizadas em larga escala por indústrias de alimentos (Karahan; Akin, 2017).
Constituem um grupo específico de lipases que tem como função modificar fosfolipídios (De Maria et al., 2007), e são classificadas em dois grandes grupos de acordo com o sítio de reação na molécula de fosfolipídio: acil-hidrolases e fosfodiesterases. Isto porque a molécula de lipídio possui duas ligações éster de ácido carboxílico e duas ligações éster ligadas à fosfatos, e são essas posições que determinam seu sítio de ação e nomenclatura, conforme apresentado na Figura 2.
Figura 2 - Tipos de fosfolipases e sítios de ação destas enzimas.
Fonte: Adaptado de Esteves (2017).
A utilização de preparados enzimáticos à base de fosfolipase nas indústrias de derivados lácteos, especialmente nas produtoras de queijos, tem sido uma estratégia eficaz para aumentar o rendimento de fabricação. A fosfolipase atua hidrolisando fosfolipídios presentes no leite, resultando em uma liberação de ácidos graxos e lisofosfolipídios. Esse processo pode melhorar a retenção de umidade no queijo, aumentando assim o rendimento e a eficiência da produção (Karahan; Akin, 2017). Além do aumento do rendimento, a fosfolipase pode contribuir para a melhoria da textura e sabor do queijo, mantendo ou até aprimorando a qualidade e a funcionalidade do produto final. Esse benefício é particularmente importante em um mercado competitivo, onde a qualidade do produto é essencial para a satisfação do consumidor e o sucesso comercial (Brito et al., 2024).
Quando adicionada ao leite, a fosfolipase hidrolisa as ligações de éster de fosfolipídeos, e dependendo do local de hidrólise pode gerar diversos produtos, como liso-fosfolipideos, ácidos graxos livres, diacilgliceróis, fosfato colina, fosfatidados (Borrelli; Trono, 2015). Em resumo, a enzima hidrolisa os fosfolípides da membrana do glóbulo de gordura, gerando um composto com propriedades emulsificantes denominado lisofosfolípede. Esse composto interage com as caseínas, promovendo um aumento do rendimento de fabricação e maior retenção de gordura e umidade na coalhada (Chr. Hansen, 2017).
Segundo De Maria et al. (2007), a utilização da enzima fosfolipase na fabricação de queijos resulta em uma reação que aumenta a retenção de gordura e umidade na massa do queijo. Normalmente, essa retenção varia entre 85% a 95% da gordura e 75% da proteína do leite, que permanecem retidas na coalhada. A interação entre fosfolipídeos hidrolisados e proteínas aumenta ainda mais a retenção de gordura no coágulo, levando a um aumento de rendimento que pode variar entre 0,7% a 3,8%.
Essa melhoria no rendimento é significativa, pois implica em um aproveitamento mais eficiente dos ingredientes, resultando em uma maior quantidade de produto final sem comprometer a qualidade do queijo. A retenção de gordura e umidade, promovida pela fosfolipase, é um fator crucial para obter um queijo de textura e sabor adequados, além de contribuir para a eficiência econômica da produção (De Maria et al., 2007).
Segundo Lilbeak et al. (2006), a fabricação de queijo Muçarela utilizando a enzima fosfolipase ocasionou a melhoria no rendimento de fabricação sem afetar a qualidade e a funcionalidade do produto. A hidrólise do fosfolipídio antes da coagulação do leite, melhorou a umidade e a retenção de gordura durante a drenagem do soro. Os resultados obtidos por Lilbaek et al. (2006) também demonstraram diferenças no rendimento entre produções feitas com fosfolipase quando comparadas à fabricação controle, sem adição da enzima. No queijo Muçarela foi obtido um rendimento 3,2% superior ao rendimento da produção controle, ou seja, sem uso da enzima a tecnologia do queijo.
De acordo com Brito et al. (2024), a utilização da enzima fosfolipase na produção do queijo Minas Frescal resultou em impactos positivos tanto no rendimento quanto na aceitação sensorial pelos consumidores. O estudo mostrou que o queijo produzido com a enzima teve um aumento de rendimento de 3,38% em comparação ao tratamento controle, que não utilizou a fosfolipase. Além disso, houve uma menor perda de gordura no soro, o que pode ser atribuído ao caráter emulsificante da enzima.
Esse aumento no rendimento e na retenção de gordura pode ser explicado pela capacidade da fosfolipase de promover a interação entre gordura e proteínas, formando uma matriz mais estável e eficiente. No caso específico do queijo Minas Frescal, a diferença na tecnologia de fabricação, que apresenta grãos maiores, pode ter intensificado a interação entre a gordura e a enzima, resultando em um melhor resultado.
Em termos de aceitação sensorial, os consumidores avaliaram o queijo tratado com fosfolipase de maneira similar ao queijo sem a enzima, indicando que a utilização da fosfolipase não prejudica a qualidade sensorial do produto. Isso reforça a viabilidade do uso da enzima como uma solução eficaz para melhorar o rendimento da produção sem comprometer o sabor e a textura apreciados pelos consumidores.
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A aplicação da enzima fosfolipase em queijo Minas Padrão também demostrou resultados satisfatórios. Foi possível obter o mesmo rendimento no queijo fabricado com 3,1% de gordura no leite e no queijo fabricado com 2,5% de gordura no leite, sem alterar seu teor de umidade e gordura no extrato seco. Isso se torna um ganho para a indústria que pode utilizar esse creme para um outro produto como manteiga, sem perda das características do queijo (Domingos, 2022).
Portanto, a adoção de fosfolipases na fabricação de queijos representa uma inovação tecnológica importante, combinando eficiência produtiva com a manutenção dos padrões de qualidade.
Enzima transglutaminase aplicada ao leite
Os estudos das aplicações desta enzima em alimentos começaram com a transglutaminase extraída de mamíferos, o que era extremamente caro e inviável quando se transferia para escalas industriais. No entanto, recentemente foi desenvolvida a transglutaminase de origem microbiana (MTG), produzida em grande escala por fermentação de bactérias específicas em condições controladas, e após a fermentação, a enzima é purificada para remover quaisquer impurezas e microrganismos residuais (Oliveira, 2003).
A enzima transglutaminase microbiana (TGM) vem sendo utilizada no processamento de produtos alimentícios como alternativa promissora, pois é capaz de catalisar a reação de acil-transferência entre resíduos de proteína, ou seja, ao contrário da maioria das enzimas que hidrolisam o substrato em pequenos compostos, a transglutaminase catalisa a polimerização de pequenos substratos proteicos em moléculas maiores. As reações de transferência de radicais acil formam ligações cruzadas intra e intermoleculares em proteínas, principalmente através de ligações covalentes entre resíduos de glutamina e lisina (Nonaka et al., 1989), conforme apresentado na Figura 3. Essas ligações são covalentes, estáveis e irreversíveis e, com isso, criam profundas mudanças nas matrizes proteicas dos alimentos, que resultam em benefícios tecnológicos, levam a melhorias de textura, estabilidade térmica, aumento de rendimento, diminuição da sinérese (Özer et al., 2013), incremento da saudabilidade (redução de sódio e gordura) (Ajinomoto, 2013), propriedades emulsionantes, capacidade de gelificação, viscosidade, elasticidade e capacidade de retenção de água, sem alterar o pH, cor e sabor dos alimentos (Damodaran; Agyare, 2013).
Figura 3 – Ligações cruzadas catalisas pela enzima transglutaminase.
Fonte: Velazquez-Dominguez (2023)
Das proteínas lácteas, as caseínas são substratos particularmente bons devido ao seu baixo nível de estruturas terciárias, representando um substrato favorável para TG (Bonisch et al., 2007). A Κ-caseína está na superfície da micela de caseína e possui quatro potenciais resíduos de glutamina, dois deles localizados na região hidrofílica do caseino-macropeptídeo (CMP). Esses resíduos estão disponíveis como locais para reticulação entre Κ-caseína e transglutaminase, o que contribui para o alto potencial de modificação das propriedades texturais dos derivados lácteos (Lorenzen, 2007).
Segundo Lorenzen; Schlimme (1998), a aplicação da transglutaminase se mostrou uma alternativa promissora que pode trazer vantagens tecnológicas e rentáveis importantes, como o aumento do rendimento e diminuição da sinérese na produção de queijos, aumento da firmeza de gel e redução da sinérese em iogurtes, aumento da capacidade de retenção de água e aumento das propriedades de gelificação.
A aprovação da enzima transglutaminase em queijos, iogurtes e leites fermentados traz mais modernidade para o segmento de produtos lácteos, com a possibilidade do uso de soluções inovadoras que contribuam para solucionar os desafios enfrentados pelas indústrias e atendimento das novas demandas dos consumidores e tendências de mercado (Oliveira, 2024).
Segundo Özer (2013) o método adotado para utilização da enzima transglutaminase na fabricação de queijo Muçarela com baixo e alto teor de gordura comprovaram contribuições benéficas em relação a composição química, propriedades funcionais e atributos sensoriais do queijo. A adição de TG aumentou significativamente o rendimento do queijo, a recuperação de umidade, gordura e proteína e melhorou a elasticidade e a capacidade de fusão. No queijo com baixo teor de gordura houve melhora no rendimento de 8%, já em queijos com alto teor de gordura, o rendimento aumentou 7,5%.
A adição da enzima transglutaminase na concentração de 0,06% aumentou o rendimento do queijo Minas Frescal em, aproximadamente, 6,5% com relação ao queijo Minas Frescal produzido pelo processo tradicional (Rodrigues et al., 2016).
Segundo Coelho (1998) estudos empregando a TG em produtos fermentados, mais especificamente iogurte desnatado, obtiveram resultados satisfatórios ao avaliar o efeito da transglutaminase no tempo de fermentação do leite e sobre a firmeza e sinérese durante o armazenamento refrigerado. A adição de TG utilizada não alterou o tempo de fermentação do leite, e estão de acordo com os resultados obtidos por Bönisch et al. (2007). Foi constatado também que a firmeza de gel do iogurte desnatado foi significativamente maior quando comparada ao produto controle sem adição de TG, garantindo a manutenção das suas características durante o armazenamento refrigerado.
Portanto, a utilização da transglutaminase pode ser uma alternativa tecnológica viável, resultando na produção de derivados lácteos com características reológicas e sensoriais satisfatórias, e possibilitando um melhor aproveitamento do leite, reduzindo os custos e aumentando a lucratividade para a indústria (Oliveira, 2003).
Aspectos legais
Foi publicado no Diário Oficial da União a Instrução Normativa n°286/24 e a Resolução n°849/24 (Brasil, 2024ab) que internalizam no Brasil a aprovação para uso das enzimas e preparações enzimáticas e dispõe sobre os princípios gerais, as funções tecnológicas e as condições de uso de aditivos alimentares e coadjuvantes de tecnologia em alimentos.
A enzima transglutaminase foi citada nas categorias de leites fermentados e queijos, cuja fontes de obtenção são de origem microbiana a partir dos microrganimos Streptoverticillium mobaraense e Streptomyces mobaraense.
Já as Fosfolipases A1 são citadas na legislação na categoria de leites fermentados e as Fosfolipases A1, Fosfolipases A2 e Fosfolipases C permitidas na categoria de queijos. Essas enzimas devem ser originadas de microrganimo Fusarium venenatum expresso em Aspergillus oryzae (Fosfololipase A1). Já a Fosfolipase A2 pode ser obtida de microrganismo a partir de Streptomyces violaceoruber ou de origem animal em pâncreas suíno expresso em Aspergillus niger. A Fosfolipase C deve ver obtida via Pichia pastoris.
Referências
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